低溫離子滲硫催滲技術研究現(xiàn)狀及展望
王志，韓彬
(中國石油大學（華東)機電工程學院，山東青島266580)
[摘要]―低溫離子滲硫技術可制備摩擦學性能優(yōu)良的固體潤滑劑,目前制備的滲硫?qū)痈采w不均勻,保存運輸過程中易損壞,服役壽命較短。綜述了低溫離子滲硫技術的各種催滲工藝與方法以及各自的特點與適用范圍,并指出了該技術未來的發(fā)展趨勢。
[關鍵詞]低溫離子滲硫;催滲;摩擦學性能
[中圖分類號]TC174.44[文獻標識碼]A
[文章編號]1001 -1560( 2016) 08 -0052-04
DOI:10.16577lj.cnki.42-1215/tb.2016.08.016
20世紀80年代,首次發(fā)現(xiàn)固體硫蒸汽的輝光放電效應”。隨著真空等離子體技術的發(fā)展以及對離子滲氮技術的借鑒,低溫離子滲硫(LTIS)技術應運而生。LTIS技術成本低,效率高，工件無變形且對環(huán)境無污染,因此廣泛應用于冶金、汽車、機械等行業(yè),受到世界各國的青睞⑵
目前通過LTIS技術制備的滲硫?qū)哟嬖诟采w不均勻、厚度薄﹑服役壽命短等問題，難以大幅度改善工件表面的摩擦學性能，限制了該技術的使用范圍日。為此,科研人員借鑒離子滲氮提出了不同的催滲技術,如預氧化甲、表面納米化“、“兩步法”催滲“等方法。本文分析歸納了各種不同的催滲技術,指出各種技術的特點、可行性以及發(fā)展趨勢,以期獲得覆蓋更均勻、結(jié)合力更強的滲硫?qū)?擴大低溫離子滲硫技術的應用范圍,推動其工業(yè)化進程。
表面納米化處理催滲
目前,低溫離子滲硫(LT1S)技術的主要應用之一是制備FeS固體潤滑薄膜。但對于某些合金材料(如鈷基合金、鎳基合金等)，因Fe原子含量較少,難以獲得致密均勻的滲硫?qū)?而增加表層Fe原子的活性可極大地改善滲硫效果。表面納米化處理可以改善材料的物理、化學性能,增大金屬表面的活性和擴散能力，尤其是對化學熱處理的改善效果顯著,可有效解決上述問題。表面納米化處理在離子滲氮中的應用已非常普遍,納米化處理可以顯著提高滲氮層厚度和硬度,降低滲氮的溫度,減少滲氮工件的畸變8。已有研究證明9~12，表面納米化處理可以大幅降低離子滲的保溫溫度,縮短保溫時間。這有利于提高生產(chǎn)效率,降低成本,推進該技術的工業(yè)化進程。目前，常見的表面納米化方法可分為兩類:一是利用彈丸或微粒進行噴射來獲得納米化金屬表面,如噴丸、超音速微粒轟擊等;二是以外加載荷重復壓入或劃擦表面來制備,豪克能處理即利用的此種原理。
豪克能表面納米化
豪克能是一種激活能與沖擊能的復合能量。豪克能表面納米化是利用金屬在常溫下的冷塑性特點，通過超聲波推動沖擊工具在金屬表面做高頻沖擊運動(頻率在每秒2萬次以上)，使金屬表層發(fā)生嚴重的壓縮塑性變形,表層晶粒得以細化,表層可預置高達600MPa的壓應力，耐磨耐蝕性提高，疲勞壽命延長數(shù)倍。
豪克能處理金屬表面起到一定的催滲作用日。對鎳基熔覆層表面進行豪克能處理,表層晶粒尺寸可達26.10 nm。在其上面進行低溫離子滲硫，F(xiàn)eS含量明顯增加,滲硫?qū)痈又旅芫鶆?邊緣效應小。滲硫前熔覆層要打磨平整才能使用，試驗所用表面接近熔覆層中部,故晶粒偏粗大,而納米化處理后表面的組織為細小的胞狀晶。觀察發(fā)現(xiàn),未納米化處理的試樣滲硫?qū)痈采w很不均勻,存在凹坑與滲硫?qū)觿兟洮F(xiàn)象,而納米化試樣的滲硫?qū)痈采w均勻致密,無明顯剝落現(xiàn)象。
